海波的钢结构课程设计中南大学讲解Word格式.docx
- 文档编号:13956521
- 上传时间:2022-10-15
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:437.73KB
海波的钢结构课程设计中南大学讲解Word格式.docx
《海波的钢结构课程设计中南大学讲解Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《海波的钢结构课程设计中南大学讲解Word格式.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
4=12KN/m;
楼面活载标准值:
8×
4=32KN/m;
楼面恒载设计值:
1.2=14.4KN/m;
楼面活载设计值:
32×
1.4=44.8KN/m;
qk=12+32=44KN/m;
q=14.4+44.8=59.2KN/m。
其计算简图如下图所示:
活载
9000
图1.次梁荷载分布图
由此可知弯矩最大值出现在跨中,其弯矩剪力图如图2如下所示:
即Mmax=KN•m
vmax=KN
M=KN•m
V=KN
图3次梁弯矩剪力图
2.次梁截面选取
截面次梁厚度小于16mm,且自重未知,考虑安全因素(选用Q235钢)
M=1.02M=611.388KN•m
截面模量:
mm3
根据截面模量选取次梁的,需用Q235工字梁工63b
Ix=98171cm3,,Sx=1846.6cm3,,A=167.19cm2,h=630cm,b=178mm,tw=15.0mm,t=22mm,r=15.0mm,r1=7.5mm,ρ=131.35kg/m
q'=59.2+ρ×
g×
1.2=59.2+131.35×
9.8×
1.2×
10-3=60.74KN/m
Mxˊ=q'l2=×
60.74×
92=615KN.m
最大剪力
Vˊ=×
q'×
l=×
9×
60.74=273.33KN
3.强度验算
1.抗弯强度验算
σ===187.9N/<
=215N/
满足要求
2.抗剪强度验算
τ===34.265N/<
=125N/
3.支座处局部压应力验算
支反力为273.33,假定支承长度a=17cm,查型钢表有r=15,t=22,故有:
所以集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度为:
=a+5=170+5×
(15+22)=355mm
局部压应力:
===51.33N/<
4.支座处折算应力验算:
=178.38N/<
折算应力满足要求。
5.刚度验算
==2.12<
[]=
刚度满足要求。
6.稳定性验算
因为铺板(钢筋混凝土板)覆盖在受弯构件的受压翼缘上并与其牢固连接,能阻止受压翼缘的侧向变形,所以不需验算次梁的整体稳定性。
7.局部稳定验算
由于选择工字型型钢,故不需要局部稳定验算。
二.设计框架主梁KL-1
主梁截面内力计算
由简化力学模型可得,忽略连续梁对框架梁的荷载影响,只考虑次梁传递的荷载。
而次梁的荷载又分为恒载和活载两部分,故要考虑荷载的最不利布置情况。
由于框架主梁可以看作是刚接框架的,为了简化计算,主梁的自重在以后验算时再予以考虑。
受力情况如下:
主梁截面估算
由次梁传到主梁的集中力如下:
恒载标准值:
=(12+1.29)×
9=119.61KN
活载标准值:
=32×
9=288KN
恒载设计值:
G=1.2=1.2×
119.61=143.532KN
活载设计值:
Q=1.4=1.4×
288=403.2KN
主梁在各种情况活荷载作用下的弯矩图与剪力图如下:
1
2
3
4
5
主梁在恒载作用下的弯矩图与剪力图如下:
弯矩图(KN/m)
剪力图(KN)
恒载与情况1组合荷载的弯矩图与剪力图
恒载与情况2组合荷载的弯矩图与剪力图
弯矩图(KN/m)
剪力图(KN)
恒载与情况3组合荷载的弯矩图与剪力图
恒载与情况4组合荷载的弯矩图与剪力图
恒载与情况5组合荷载的弯矩图与剪力图
由以上的五种情况知:
梁在恒载与情况3组合荷载作用下弯矩最大,=886.38KN.m
梁在恒载与情况4组合荷载作用下弯矩最大,=365.46KN
1.主梁截面选取
1.1腹板高度
钢梁的最小高度(按最大挠度限值确定)
≧[]δ===20mm
==535.225mm
上式中取Q235刚的抗弯强度设计值得
f=215N/E=2.06×
N/
经济高度经验公式
=7×
-30=7×
-30=80.43cm
取腹板高度=800mm
2.2腹板厚度
抗剪强度要求=4.39mm
式中取Q235钢=125N/
局部稳定与构造要求:
===8.08mm
=7+0.003=7+0.003×
800=9.4mm
综上取=10mm,选用腹板——800×
10
翼缘板截面尺寸(b×
t)
=3574.67
=﹙﹚h≥11.9mm
取=250mm,≥12.58mm取=15mm
初选截面如下图所示
2.主梁截面的验算
1.)截面特性
面积矩=250×
15×
407.5=1528125
=1528125+=2328125
面积A=2×
250×
15+800×
10=15500
惯性矩=1672229167
截面模量==4029468
2.)梁的内力修正计算
自重:
q=7850×
15500×
×
=1.192KN/m
把自重等效成集中荷载设计值:
=1.192×
8=9.536KN
G'=9.536×
1.2=11.443KN
则主梁的恒载标准值:
119.61+9.536=129.146KN
主梁的恒载设计值:
143.532+11.443=154.975KN
加上主梁自重后最大弯矩:
=902.41KN•m
最大剪力:
=372.89KN
3.)主梁截面验算
抗弯强度验算
σ===213.3N/<
抗剪强度验算
τ===51.91N/<
局部压应力验算
===188.53N/<
翼缘与腹板的相接处折算应力验算:
=σ=205.59N/
===34.08N/
==206.24N/<
整体稳定验算
因为次梁为主梁的侧向支撑,故主梁的受压翼缘的自由长度l=4000mm,
l与梁的受压翼缘宽度b之比:
=16=16,
故不用验算主梁的整体稳定性。
局部稳定性验算:
翼缘处:
=8<
13=13
腹板处:
=80<
114=114
故局部稳定。
刚度验算
最大挠度:
δ=1.146=
1.146×
=7.19
<
=20mm所以刚度满足要求
三.柱与主梁短梁段的焊缝设计
1.焊缝处内力计算:
由主梁的各种不利荷载组合下的内力图可知,在连接处的最大内力为:
M=750.45KN•mV=372.89KN
腹板焊缝承受全部剪力,弯矩由全部焊缝承担。
(焊缝如下图)有:
2.设计焊缝尺寸
拼接焊板均采用Q235钢板,焊条采用E43型系列焊条,角焊缝手工焊缝,沿全周施焊,没有起弧和落弧引起的焊缝缺陷
1)确定焊缝尺寸
角焊缝的尺寸是根据板件的厚度确定的。
根据构造要求:
最大焊脚尺寸:
规范规定当t>
6mm时≤tmin-(1~2)=13~14mm
最小焊脚尺寸:
规范规定,≥1.5=1.5=6.36mm
取=10mm
焊接在受弯时翼缘与腹板交接处将产生剪力,这个剪力T应由连接板翼缘与腹板的角焊缝承受,公式为:
T==1.4
≥==1.52mm故满足要求
2)焊缝截面特征
水平焊缝面积:
=0.7×
10×
2×
[230+(230-10)]=6300mm
竖向焊缝面积:
=0.7×
(800-15)=10990mm
总面积:
=10990+6300=17290mm
焊缝惯性矩:
[﹙400+15+3.5﹚2×
230+﹙400-3.5﹚2×
220+×
﹙800-15]=1612531171水平焊缝绕自身轴惯性矩很小,计算时忽略
==3821164
3)验算最危险应力
首先假设腹板焊缝承受全部剪力,而全部焊缝共同承担弯矩。
在剪力V作用下=33.93N/
在弯矩M作用下,产生a点应力=196.393N/
b点应力=183.331N/
四.设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点
1.连接处内力计算
由于工地拼接时,预先将长为0.9m的主梁与柱子焊接,由主梁在各种不利荷载组合下内力图可知,在距柱子0.9m处的最大内力为:
M=453.91KN•mV=372.89KN
则梁的毛截面惯性矩=1672229167
腹板毛截面惯性矩=
翼缘毛截面惯性矩=-=1672229167-=1245562500
翼缘所承担的弯矩×
M==338.1KN•m
腹板所承担的弯矩×
M==115.81KN•m
2.高强螺栓的选择以及孔径的确定
选用10.9级的摩擦型高强螺栓M20,起孔径为21.5mm,在连接处的构件接触面的处理方法为喷砂时,其抗滑移系数μ=0.45预应力P=155KN
3.高强螺栓拼接板的选择及其强度验算
一个高强螺栓摩擦型连接的抗剪承载力设计值为:
=0.9μP=0.9×
0.45×
155=125.55KN
翼缘盖板螺栓上受到的内力为通过螺栓群中心线的轴力
=422.625KN故n==3.366取
一个高强螺栓摩擦型连接的抗拉承载力设计值为:
=0.8P=0.8×
155=124KN
螺栓端距:
2≤≤4有40mm<80mm
螺孔中距:
3≤≤8有60mm<160mm
翼缘外侧拼接板厚度=t+3=0.5×
15+3=10.5mm
选用钢板:
1——450×
翼缘内侧连接板宽度b==120mm
厚度:
=+4=+4=11.8mm
=+4=+4=10.4mm故取=12mm
2——450×
120×
12
上述计算表明螺栓强度满足,可不必进行验算
翼缘拼接采用八个M22螺栓
腹板两侧连接板厚度:
t=+1=+1=9mm
3——10×
600×
600
在腹板拼接板每侧设置两列螺栓,每侧用12个10.9级M20摩擦型高强螺栓。
连接处的分析简图如下图所示:
=+V
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 海波 钢结构 课程设计 中南 大学 讲解
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)